Virologie

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Januar 20, 2025

Virologie

Lösungen von Leica für die Bildgebung und Probenvorbereitung helfen Ihnen bei der Untersuchung des Eintritts und der Fusion von Viren, der Genomintegration, der Virusreplikation, der Assemblierung und der Virusknospung.

Untersuchungen von virusinfiziertem Gewebe und Zellen dienen dem Verständnis der Infektionsmechanismen und zur Entwicklung von Therapien gegen Krankheiten. Sie haben eine enorme Bedeutung für die menschliche Gesundheit. Lösungen von Leica für die Bildgebung und Probenvorbereitung helfen Ihnen bei der Untersuchung des Eintritts und der Fusion von Viren, der Genomintegration, der Virusreplikation, der Assemblierung und der Virusknospung. Daten aus der Analyse gut vorbereiteter Proben sind ebenfalls wichtig für die Untersuchung der damit verbundenen zellulären Mechanismen und Immunantworten. Das Ziel ist es letztlich, hierdurch Interventionsstrategien zu entwickeln.

Viren werden von der Biopsie bis zum Einzelvirion untersucht. Einige der am häufigsten untersuchten Viren sind Influenza, Coronaviren (SARS-CoV-2, das COVID-19 verursacht, u. a.), Herpes, Hepatitis, Dengue-Fieber, Zika, HIV, Tollwut und Ebola, aber es gibt noch viele mehr.

Wirtsseite des Virusinfektionsprozesses

In der Virusforschung werden manchmal Modellorganismen verwendet, die jedoch die Morphologie des menschlichen Wirts nicht gut nachahmen. Daher nutzen Forscher häufiger menschliches Gewebe, Biopsien oder Zellkulturstudien.

Ex-vivo-Infektionsmodelle können aus Gewebe-, Biopsie- oder Tiermodellen erstellt werden. Diese Modelle können mit Leica Stereomikroskopen untersucht werden.

Zellkulturen, Sphäroide und Organoide können mit Leica Weitfeldmikroskopen (Verbundmikroskopen) überwacht werden.

Weitere erste Untersuchungen von Infektionsmodellen, 2D- oder 3D-Zellkulturen, werden mit komplexeren Leica Fluoreszenzmikroskopen wie den THUNDER-Imagern durchgeführt.

Eine zuverlässigere nachfolgende genetische Analyse kann mit einer Lasermikrodissektion von Leica Microsystems durchgeführt werden, die bestimmte Zellen aus dem umgebenden Gewebe isoliert.

Beispiele für mit Leica Lösungen untersuchte Virusanwendungen finden Sie in dieser Anwendungsinformation. Mikroskopie in der Virologie.

Der Replikationszyklus eines Virus in einer Wirtszelle. Er beginnt mit der Rezeptorbindung an die Zelloberfläche. Nach der Aufnahme wird der Virusinhalt in der Zelle freigesetzt. RNA (bei RNA-Viren) kann direkt in Proteine übersetzt werden, während DNA (bei DNA-Viren) zuerst transkribiert werden muss. Dann wird das virale Genom im Zellkern oder in sogenannten Virusfabriken repliziert. Anschließend werden die viralen Komponenten zusammengesetzt, um intakte Virionen aufzubauen. Diese verlassen die Zelle schließlich entweder durch Exozytose, Knospenbildung durch die Plasmamembran oder Lyse.

Microscopy in Virology

How to Sanitize a Microscope

Hochauflösende Fluoreszenzbilder für die Virologieforschung

Die hochauflösende Mikroskopie bietet wesentliche Vorteile bei Studien zu Infektionskrankheiten, da man damit ursächliche Viren oder Krankheitserreger verfolgen kann. In Kombination mit der Fluoreszenzmarkierung von zellulären oder viralen Komponenten kann man verschiedene Aspekte von Infektionsprozessen untersuchen.

Daher sind sowohl die Laser-Scanning-Konfokalmikroskopie als auch die Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF) -Mikroskopie mit Superauflösung Instrumente der Wahl bei der Virusforschung.

Mit modernsten Mikroskopietechniken wie Multiphotonen- und Lichtblattmikroskopie kann man auf Infektionsereignisse zugreifen, die in verschiedenen Kontexten auftreten, z.B. Gewebeschnitten, Tiermodellen und 3D-Infektionsmodellen wie Organoide.

Zu den Leica Mikroskopen, die Ihnen Vorteile für die Untersuchung von 3D-Proben in der Virusforschung bieten, gehören die Konfokalplattform STELLARIS und TIRF-Lösungen.

Bild und Diagramm nach Coomer et al. PLOS Pathogen (2020) 16(2): e1008359, DOI: 10.1371/journal.ppat.1008359.

Image illustrating doubled-labelled HIV pseudovirus particles decorated with JRFL Env (HIV-1JRFL) losing DiD signal (red) and maintaining immobile eGFP signal (green) when attempting fusion in 2-deoxyglucose (2-DG) treated TZM-bl cells, suggesting arrest at hemifusion. Diagram illustrating the concept of single-particle tracking with double-labelled virions with DiD and eGFP-gag. Image recorded with a SP8 X SMD confocal microscope. — Das Bild zeigt doppelt markierte HIV-Pseudovirus-Partikel, die mit JRFL Env (HIV-1JRFL) gekennzeichnet sind und das DiD-Signal verlieren (rot) sowie das unbewegliche eGFP-Signal (grün) beibehalten, wenn versucht wird, in mit 2-Desoxyglucose (2-DG) behandelten TZM-bl-Zellen zu fusionieren, was einen Stopp bei der Hemifusion nahelegt. Das Diagramm veranschaulicht das Konzept der Einzelpartikelverfolgung mit doppelt markierten Virionen mit DiD und eGFP-gag. Das Bild wurde mit dem Konfokalmikroskop SP8 X SMD aufgenommen.

Introduction to Fluorescent Proteins

Molecular structure of the green fluorescent protein (GFP)

Wie Sie Gewebeproben für die Immunfluoreszenz-Mikroskopie vorbereiten

Zelluläres Mikrotubuli-Netzwerk in einer Fibroblastenzelle.

Erforschung der Virusreplikaton mit Fluoreszenzmikroskopie

Bild von immunfluoreszierend markierten Zellen, wobei Mitochondrien rot, Zellkerne blau und Aktin grün dargestellt sind.

How Can Immunofluorescence Aid Virology Research?

Influenca in lung epithelial cells (porcine) - THUNDER Imager 3D Cell Culture Influenca virus – red, cilia – green, Nuclei – blue.

Ultrastruktur von Viren

Für die Bewertung der Virus-Ultrastruktur wird eine Auflösung nahe 1 nm benötigt. Diese Auflösung kann derzeit nur mit Elektronenmikroskopie erreicht werden. Cryo EM kann sogar eine Auflösung im Subnanometerbereich erreichen.

Die ultrastrukturelle Auflösung ermöglicht es Ihnen, die Wechselwirkung zwischen Wirt und Virus im Nanobereich zu verfolgen, die Ergebnisse verschiedener Analysetechnologien zu bestätigen und potenzielle Zielstellen für Wirkstoffe zu finden. Darüber hinaus sind Liganden oder kleine Moleküle von Zelloberflächenrezeptoren, auf die bei Wechselwirkungen mit Viruspartikeln abgezielt wird, der Schlüssel für das strukturgesteuerte Design von Impfstoffen und Inhibitoren des Viruseintritts.

Bei der konventionellen und Kryo-Elektronenmikroskopie ist die Probenvorbereitung entscheidend. Sie erfordert spezielle Ausrüstung und Fachkenntnisse, die Ihnen Leica Microsystems über ein umfangreiches Produktangebot für die Elektronenmikroskopie-Probenvorbereitung sowie die Beratung durch Leica-Experten bietet.